Autor Tema: Plano tangente

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05 Noviembre, 2013, 02:19 am
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tavokiedis

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Hola, ¿me podrían dar una ayuda cuando son ejercicios de este tipo?

Determine el punto P= (x;y;z) de la superficie S; de ecuación \( x^2 - y^2+ 6z = 0 \) de modo que el plano tangente a la superficie en P contiene al punto Q= (0;1;0) y es paralelo a la recta L de ecuación  \( (0;0;1) + t(2;1;0)\quad t\in\mathbb{R}} \)
No sé cómo resolver cuando se tiene contenido a un punto ni cuando me dan una recta, por favor, ¿me podrían ayudar a resolver este problema ya que es importante para resolver los demás ya que son parecidos?

Gracias de antemano  :)

05 Noviembre, 2013, 10:34 am
Respuesta #1

Luis Fuentes

  • el_manco
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Hola

 El plano tangente a una superficie \( f(x,y,z)=0 \) en el punto \( P=(x_0,y_0,z_0)  \) de la misma viene dado por:

\(  \dfrac{\partial f}{\partial x}(p)(x-x_0)+ \dfrac{\partial f}{\partial y}(p)(y-y_0)+ \dfrac{\partial f}{\partial z}(p)(z-z_0)=0 \)

 Un punto \( Q \) pertence al plano si satisface la ecuación del mismo.

 Un plano \( Ax+By+Cz+D=0 \) es paralelo a una recta \( (0;0;1) + t(2;1;0)\quad t\in\mathbb{R}} \) si el vector director de la recta \( (2,1,0) \) es perpendicular al vector normal del plano \( (A,B,C) \) es decir si;:

 \( (2,1,0)\cdot (A,B,C)=0 \) o equivalentemente \( 2A+B=0 \)

 Entonces:

 1) Halla el plano tangente a la superifice dada en un punto genérico \( P=(x_0,y_0,z_0) \).

 2) Impón que el punto \( Q=(0,1,0) \) perteneca al plano. Tendrás una ecuación que relaciona las variables \( x_0,y_0,z_0 \).

 3) Impón que el plano sea tangente a la recta dada. Tendrás otra segunda ecuación.

 4) Finalmente impón que el punto \( P=(x_0,y_0,z_0) \) pertenezca a a la supericie, es decir:

 \( x_0^2-y_0^2+6z_0=0 \)

 Tendrás una tercera ecuación.

 5) Resuelve el sistema formado por las tres ecuaciones.

 Intenta seguir estos pasos. Si encuentras alguna dificultad indica hasta donde has podido hacer y concreta tu duda.

Saludos.

06 Noviembre, 2013, 07:27 pm
Respuesta #2

tavokiedis

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No me queda muy claro aun tu respuesta, te agradecería si pudieras enviarme la resolución , gracias :)

07 Noviembre, 2013, 10:43 am
Respuesta #3

Luis Fuentes

  • el_manco
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Hola

No me queda muy claro aun tu respuesta, te agradecería si pudieras enviarme la resolución , gracias :)

Podría, pero no quiero.

Eso no te ayudará a aprender. Tienes que acostumbrarte a enfrentarte a un problema, y en todo caso a describir las dificultades exactas que encuentras en su resolución. Más aun cuando es un ejercicio, que una vez desglosado en pasos cada uno de ellos es mecánico: aplicar una fórmula.

Te lo inicio, pero, por favor, intenta continuar tu y si sigue sin salirte indica la duda concreta (qué has hecho y qué no te sale).

1) El plano tangente en un punto \( p=(x_0,y_0,z_0) \) de la superficie \( f(x,y,z)=0 \) con \( f(x,y,z)=x^2-y^2+6z \) es:

\(  \dfrac{\partial f}{\partial x}(p)(x-x_0)+ \dfrac{\partial f}{\partial y}(p)(y-y_0)+ \dfrac{\partial f}{\partial z}(p)(z-z_0)=0 \)

Donde:

\( \dfrac{\partial f}{\partial x}(p)=2x_0 \)

\( \dfrac{\partial f}{\partial y}(p)=-2y_0 \)

\( \dfrac{\partial f}{\partial z}(p)=6 \)

de manera que el plano queda:

\( 2x_0(x-x_0)-2y_0(y-y_0)+6(z-z_0)=0 \)

y simplificando:

\( x_0x-y_0y+3z-x_0^2+y_0^2-3y_0=0 \)

2) Imponemos que el punto \( Q=(0,1,0) \) verifique la ecuación del plano, es decir, sustuimos \( (x,y,z) \) por \( (0,1,0) \) en la ecuación:


\(  x_0\cdot 0-y_0\cdot 1+3\cdot 0-x_0^2+y_0^2-3y_0=0 \)

queda:

\( -y_0-x_0^2+y_0^2-3y_0=0 \)

3) Imponemos que el vector director de la recta dada, el \( (2,1,0) \) sea perpendicular al vector normal del plano \( (x_0,-y_0,3). \) Equivalentemente que su producto escalar es nulo:

\( 2x_0-y_0+3\cdot 0=0 \)

4) Continúa...

Saludos.

10 Noviembre, 2013, 01:52 am
Respuesta #4

tavokiedis

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Hola

No me queda muy claro aun tu respuesta, te agradecería si pudieras enviarme la resolución , gracias :)

Podría, pero no quiero.

Eso no te ayudará a aprender. Tienes que acostumbrarte a enfrentarte a un problema, y en todo caso a describir las dificultades exactas que encuentras en su resolución. Más aun cuando es un ejercicio, que una vez desglosado en pasos cada uno de ellos es mecánico: aplicar una fórmula.

Te lo inicio, pero, por favor, intenta continuar tu y si sigue sin salirte indica la duda concreta (qué has hecho y qué no te sale).

1) El plano tangente en un punto \( p=(x_0,y_0,z_0) \) de la superficie \( f(x,y,z)=0 \) con \( f(x,y,z)=x^2-y^2+6z \) es:

\(  \dfrac{\partial f}{\partial x}(p)(x-x_0)+ \dfrac{\partial f}{\partial y}(p)(y-y_0)+ \dfrac{\partial f}{\partial z}(p)(z-z_0)=0 \)

Donde:

\( \dfrac{\partial f}{\partial x}(p)=2x_0 \)

\( \dfrac{\partial f}{\partial y}(p)=-2y_0 \)

\( \dfrac{\partial f}{\partial z}(p)=6 \)

de manera que el plano queda:

\( 2x_0(x-x_0)-2y_0(y-y_0)+6(z-z_0)=0 \)

y simplificando:

\( x_0x-y_0y+3z-x_0^2+y_0^2-3y_0=0 \)

2) Imponemos que el punto \( Q=(0,1,0) \) verifique la ecuación del plano, es decir, sustuimos \( (x,y,z) \) por \( (0,1,0) \) en la ecuación:


\(  x_0\cdot 0-y_0\cdot 1+3\cdot 0-x_0^2+y_0^2-3y_0=0 \)

queda:

\( -y_0-x_0^2+y_0^2-3y_0=0 \)

3) Imponemos que el vector director de la recta dada, el \( (2,1,0) \) sea perpendicular al vector normal del plano \( (x_0,-y_0,3). \) Equivalentemente que su producto escalar es nulo:

\( 2x_0-y_0+3\cdot 0=0 \)

4) Continúa...

Saludos.

Muchas gracias por la ayuda, ya entendí todos tus pasos y ya me salio la respuesta que fue P( 1;2;1/3), muchas gracias :)